Цианобактерии трижды переизобрели кислородное дыхание — Naked Science
6 минут
Редакция

Цианобактерии трижды переизобрели кислородное дыхание

Международная группа ученых пришла к выводу, что общий предок современных цианобактерий (Cyanobacteria) не имел способности к фотосинтезу и его потомки научились этому самостоятельно.

2401285296_57f4963b2d_b
©Wikipedia

Один из критериев, по которым современная биология классифицирует живые организмы, — способ получения органических веществ. К основным категориям в этом случае относятся авто- и гетеротрофы: последние получают органические соединения, поглощая первых, поскольку не могут синтезировать их сами из неорганических. В свою очередь, автотрофные организмы способны, например, получить глюкозу из воды и углекислого газа и благодаря этому считаются основой жизни на Земле. При этом для таких реакций автотрофам требуется энергия, которую они получают различными способами.

 

Предполагается, что первые обитатели планеты были хемоавтотрофами, то есть извлекали энергию из окислительно-восстановительных реакций. В частности, они «встраивались» в естественные процессы, исполняя роль катализатора, после чего запасали выделенную энергию для собственных нужд. Позднее (около 3,8 миллиардов лет назад) возник второй способ добычи энергии — фотосинтез. В рамках фотосинтеза источником энергии служит солнечный свет, поглощая который, оксигенные фотоавтотрофы выделяют, а аноксигенные не выделяют кислород. Вероятно, аноксигенные организмы появились раньше оксигенных, поскольку на тот момент земная атмосфера содержала незначительный объем кислорода.

 

С развитием оксигенных фотоавтотрофов содержание кислорода в атмосфере начало увеличиваться. На первом этапе выделяемый ими кислород использовался для окисления горных пород и газов, и высоких уровней он достигал только в пределах «кислородных оазисов» — участков, населенных бактериями. Однако с истощением субстрата для окисления атмосфера начала насыщаться кислородом, что привело к кислородной катастрофе примерно 2 миллиардов лет назад. В результате «оазисы» начали формировать уже анаэробные организмы. Указанные события рассматриваются как поворотный этап в эволюции многоклеточной жизни.

 

Строение типичной клетки цианобактерии / ©Wikimedia Commons

 

Первыми оксигенными фотоавтотрофами, предположительно, были цианобактерии, которые по результатам анализа 16S рРНК представлены тремя классами: Melainabacteria, Oxyphotobacteria и базальный ML635J-21. Однако геном и метаболизм представителей последнего изучены недостаточно. Чтобы восполнить пробел, ученые из Квинслендского университета и Калифорнийского технологического института провели метаанализ геномов 41-й цианобактерии и выделили три варианта, принадлежащие ML635J-21. Подробности работы изложили в журнале Science. Авторы предложили сменить название класса на Sericytochromatia и выявили новых представителей Melainabacteria.

 

Результаты показали, что Melainabacteria и Sericytochromatia не имеют генов, необходимых для фотосинтеза, что означает отсутствие способности к нему у общего предка всех трех классов цианобактерий. Таким образом, Oxyphotobacteria, обладающие возможностью фотосинтезировать, вероятно, приобрели ее после расхождения с Melainabacteria. Причем все три класса относятся к аэробам, однако используют для дыхания разные наборы белков. По мнению исследователей, полученные данные указывают на то, что предок цианобактерий не использовал для дыхания кислород, а аэробами его потомки стали самостоятельно.

 

Подробнее об эволюции многоклеточной жизни читайте в нашем материале.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
6 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

4 часа назад
10 минут
Василий Парфенов

Репутация самого популярного в мире мессенджера в последнее время терпит один удар за другим. Сначала масштабная утечка личных данных, потом главу Facebook Inc. уличили в использовании приложения-конкурента, а теперь исследователи в области кибербезопасности нашли очередную «бомбу замедленного действия». Оказывается, любого пользователя WhatsApp можно принудительно «отлучить» от мессенджера на произвольный срок, причем для этого нужно знать лишь его номер телефона.

Вчера, 19:08
6 минут
Илья Ведмеденко

По данным американских и южнокорейских источников, новая северокорейская субмарина массой в 3000 тонн готова к спуску на воду. Предполагается, что она сможет нести три баллистические ракеты.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Позавчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

6 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: